Donnerstag, Juni 07, 2007

Maschinelles 3D-Sehen

Bislang hat es viele Versuche gegeben, Computern (bzw. Robotern) das Sehen beizubringen -- mit mäßigem Erfolg. Basis für eine erfolgreiche Orientierung im Raum ist die Fähigkeit, die Welt dreidimensional wahrzunehmen. Wir Menschen bekommen das mit unseren zwei Augen hervorragend hin. Und deshalb hat man versucht, das Erfolgsmodell aus der Natur, das "Stereosehen", zu imitieren.

Allerdings ist man damit nicht weit gekommen. Es ist schon bei einem Bild extrem aufwendig und schwierig, aus den zahllosen Bildpunkten abzuleiten, wo Objektgrenzen entlang verlaufen. Bei zwei Bildern wird es nicht weniger einfach, zumal die zwei Bilder in Bezug gesetzt werden müssen und daraus mehr oder weniger präzise eine Information über die Raumtiefe gewonnen werden muss. Das ist so schwierig, dass man es bis heute nicht wagt, autonome Fahrersysteme am "normalen" Straßenverkehr teilnehmen zu lassen. Es gibt auch keine kleinen staubsaugenden oder rasenmähenden Roboter zu kaufen, die sich sicheren Auges zügig durch Wohnung oder Garten bewegen.

Ein Teil des Problems liegt daran, dass unser Stereosehen nur im Nahbereich sehr gut arbeitet. Unsere Augen liegen nur ein paar Zentimeter auseinander, zu wenig, um sehr genaue Entfernungsinformationen daraus berechnen zu können. Information über die Entfernung von etwas wird zu einem großen Teil von unserem Gehirn aus Erfahrungswissen über Größenverhältnisse, Bewegungsverhalten etc. abgeleitet. Das alles zusammen gibt uns die Illusion einer räumlichen Orientierungsfähigkeit, wie sie faktisch durch unseren reinen Sehapparat nicht gegeben ist.

Es ist also fraglich, ob das Stereosehen als Vorlage für maschinelles 3D-Sehen taugt. Müssen wir uns vielleicht nach gänzlich anderen Techniken umschauen? Es gibt sie, die neue Technik des 3D-Sehens, entwickelt von Prof. Dr. Schwarte aus Siegen. Mit Hilfe der PMD-Technologie (PMD steht für "Photonic Mixer Device") liefert eine PMD-Kamera zu jedem Pixel eine Tiefeninformation -- und das bei nur einem Kameraauge! Die Technik ist faszinierend. Sie wird fraglos unsere Zukunft verändern. Können Sie sich das vorstellen? Ein Blick in die Zukunft: In ein paar Jahren halten Sie Ihre Handykamera auf ein Motiv und Sie bekommen ein Raumbild der Szene! Damit ist es für eine Bildverarbeitung ganz einfach, Objektgrenzen in einer Szene zu ermitteln. Denn es wird gesehen, dass das eine Objekt vor oder hinter dem anderen Objekt liegt.

Ich bin sehr gespannt, was diese Zukunft bringen wird. Es werden neue Algorithmen für diese Technik entwickelt werden müssen. Man wird diese neue Technik zu nutzen lernen müssen. Bei aller Begeisterung, die ich dafür aufbringe, es wird sicher 10 oder 15 Jahre dauern, bis diese Technik unseren Alltag zu durchdringen beginnt.

Nehmen wir einmal an, wir sind 20 Jahre weiter und die Maschinen haben keine Probleme mehr beim 3D-Sehen. Dann gibt es immer noch viel zu tun. Was unterscheidet einen Profi-Tennisspieler von einem normalen Tennisspieler? Weder ist es die Fähigkeit zum 3D-Sehen bei der Ballerkennung, noch Reaktionsschnelligkeit. Wenn ein Roboter in der Profi-Liga mitspielen möchte, so muss er lernen zu sehen, was mit dem Ball wahrscheinlich passieren wird, bevor der Ball den Schläger des Gegners verlässt und die Flugbahn berechnet werden kann.

Ähnliches gilt im Straßenverkehr. Gute Autofahrer ahnen vorher, was passieren könnte und verhalten sich entsprechend. Auch hier ist unser Gehirn in der Einschätzung von Verkehrsituationen technischen Lösungen weit voraus. Wir werden das Problem mit Computern anders lösen müssen, analog zum 3D-Sehen: nicht das Vorbild imitieren, sondern technische Lösungen finden, die qualitativ ähnliches leisten, aber die Stärken der Technik ausnutzen.

Kommentare:

David hat gesagt…

Beide Links liefern 404 Fehler. :)

dh hat gesagt…

Beim ersten Link habe ich einen kleinen Fehler gemacht ("http://" vergessen), der zweite ist korrekt. Es sollte jetzt klappen.